Fernbedienungs-Kran-Lasers chneid-DAMPF-Projekt mit Laser Maker

In diesem STEAM-Robotik-und Mechanismus projekt rüsten die Schüler ein grundlegendes fern gesteuertes Fahrzeug gehäuse mit Laser Maker in einen funktionieren den Kran auf. Die Lektion verbindet reale Krans trukturen, Winden design, Untersetzung, Ausleger unterstützung, Haken design, Kabel führung, laser geschnittene Querwellen, Verkabelung und praktische Montage.

1. Lektion Übersicht

1.1 Projekt ziel

Die Schüler entwerfen und bauen eine Kran hebe struktur, die auf einem einfachen Fahrzeug chassis montiert werden kann. Sie erstellen eine Winde, ein Untersetzung system, einen Ausleger, einen Haken, Quer wellen, Hülsen und Stütz halterungen. Anschließend werden die Teile laser geschnitten und zusammen gebaut, um die Bewegung zum Anheben und Absenken zu testen.

1.2 Empfohlene Verwendung im Klassen zimmer

2. Lernziele

2.1 Was die Schüler lernen werden

2.2 STEAM Skills entwickelt

2.3 Ver antwort liche Herstellung

Die Schüler sollten Hebe mechanismen unter Anleitung des Lehrers oder des Labor leiters testen. Halten Sie Finger, lose Drähte und kleine Teile während des Betriebs von rotierenden Zahnrädern, Winden trommeln, Wellen, Rädern und dem Hub kabel fern.

3. Real-World-Kontext: Wie ein Kran Objekte anhebt

Kräne werden in Häfen, Baustellen, Lagerhäusern und anderen Orten eingesetzt, an denen schwere Gegenstände angehoben, bewegt und entladen werden müssen. Ein Radkran kann sich zwischen Standorten bewegen, während ein Turmkran häufig auf einer Baustelle befestigt ist.

In diesem Projekt konzentrieren sich die Schüler auf die Hebe struktur. Das grundlegende Fahrzeug chassis übernimmt die Bewegung, während der Kran mechanismus das Heben und Absenken übernimmt. Die Hebe struktur umfasst eine Winde, einen Ausleger und einen Haken.

4. Material-und Teile planung

4.1 Material liste

Vor der Modellierung des Krans sollten die Schüler die Fahrzeug basis, Elektronik, Motoren, Blech material, Verbindungs elemente, Nieten und Kabel management teile identifizieren, die im Projekt verwendet wurden.

4.2 Liste der strukturellen Teile

Das Kran modell ist in vier Funktions gruppen unterteilt: Winde, Ausleger, Haken und Basis fahrwerk.

5. Unterrichts verfahren

5.1 Entwerfen Sie die Winde

Die Winde steuert die Freigabe und das Auffinden des Hebe seils. In diesem Klassen kran umfasst die Winde eine Motorantrieb struktur, eine Kabeltrommel und eine feste Halterung. Ein Untersetzung getriebe wird hinzugefügt, damit sich das Hub seil nicht zu schnell bewegt.

5.2 Zeichnen Sie die Motor fixier platten

Beginnen Sie mit den Motor befestigungs platten. Zeichne ein 88mm x 64mm Rechteck. Fügen Sie die TT-Motor-Grafik aus der Open-Source-Robotics-Hardware-Bibliothek hinzu, gruppieren Sie sie und richten Sie sie an der Mitte des Rechtecks aus.

Fügen Sie einen 30x3mm großen Zhon an der Unterseite der Motor befestigungs platte hinzu, damit er auf dem Basis gehäuse installiert werden kann. Verwenden Sie Union, um den Tenon mit der Befestigungs platte zu verschmelzen.

5.3 Erstellen Sie das Reduktions-Zahnrad-Set

Verwenden Sie die Modular Gear-Funktion von Laser Maker, um ein kleines Zahnrad und ein großes Zahnrad zu erstellen. Im Quell workflow verwendet das kleine Zahnrad 8 Zähne, das große Zahnrad 18 Zähne und das Getriebe modul ist auf 2 eingestellt. Das kleine Zahnrad ist mit der Motorwelle verbunden und das große Zahnrad mit der Kabeltrommel.

Ersetzen Sie das Standard-Mittel loch des kleinen Getriebes durch ein TT-Motorwellen loch. Erstellen Sie für das große Zahnrad ein kreuzförmiges Wellen loch, indem Sie zwei 2,7x8mm große Rechtecke zeichnen, die um 90 Grad drehen, ausrichten und mit Union zusammenführen.

Drehen Sie den Zahnrad satz so, dass das kleine Zahnrad unter dem großen Zahnrad sitzt. Richten Sie das kleine Zahnrad mit dem TT-Motorwellen loch auf der Motor fixier platte aus. Ziehen Sie dann ein 8,6mm kreisförmiges Freiraum loch auf die Befestigungs platte um die Quer wellen position.

5.4 Fügen Sie Mortises und Boom-Verbindungs löcher hinzu

Die Motor befestigungs platte muss auch mit einer senkrechten Ausleger-Stütz platine verbunden werden. Zeichnen Sie einen Einst eck schlitz von 2,7mm x 32mm in der Nähe der Motors eite unter Verwendung einer Richtlinie für die Platzierung und verwenden Sie dann Differenz, um den Schlitz zu erstellen.

Fügen Sie rechts vom Einst eck schlitz ein 8,6mm großes kreisförmiges Loch hinzu. Dieses Loch hilft, die Befestigungs platte mit der Ausleger struktur zu verbinden. Duplizieren Sie die fertige Befestigungs platte, damit der Motor auf beiden Seiten abgestützt werden kann.

5.5 Zeichne das Boom Support Board

Die Ausleger-Stütz platine ist vertikal zwischen den beiden Motor befestigungs platten installiert. Zeichnen Sie ein Rechteck von 40mm x 64mm. Fügen Sie unten zwei 2,7mm x 32mm große Einschnitte im Abstand von 20mm hinzu, damit die Platine mit den Motor befestigungs platten verbunden werden kann.

Fügen Sie zwei kleinere 2,7x10mm große Einschnitte oben auf der Ausleger-Stütz platine für die Ausleger verbindung hinzu. Fügen Sie dann unten einen 10mm x 2,7mm großen Zhon hinzu, damit das Stütz brett in die Oberplatte des Basis chassis eingesetzt werden kann.

5.6 Zeichne die Winden trommel und Quer wellen

Die Winden trommel verläuft durch die Motor fixier platten und wird vom Motor angetrieben. In dieser Lektion verwendet die Trommel Querachs teile aus ineinandergreifen den laser geschnittenen Brettern.

Zeichnen Sie ein Kreuz achs stück als 8,4mm x 40mm Rechteck. Fügen Sie einen 2,7x20mm großen Steckplatz hinzu, richten Sie ihn in der oberen Mitte aus und verwenden Sie Difference, um die ineinandergreifende Form zu erstellen. Da die Winden trommel und der Ausleger insgesamt vier Querwellen benötigen, erstellen Sie mit dem rechteckigen Array acht passende Querachs stücke.

Ziehen Sie kreisförmige Achs hülsen, damit sich die Wellen während der Drehung nicht lösen oder verschieben. Erstellen Sie einen 15-mm-Kreis und platzieren Sie ein kreuzförmiges Wellen loch in der Mitte. Verwenden Sie Rechteckiges Array, um acht Ärmel zu erstellen.

5.7 Zeichne den Boom

Der Ausleger besteht aus zwei identischen Seiten platten. Es umfasst einen langen Arm und einen kurzen Arm. Der lange Arm reicht nach außen, während der kurze Arm mit der Hebe stütz struktur verbunden ist und die Kabel richtung führt.

Zeichnen Sie ein 250x20mm großes Rechteck für den langen Arm und ein 40x20mm großes Rechteck für den kurzen Arm. Drehen Sie den kurzen Arm um-30 Grad, richten Sie ihn am langen Arm aus und verschmelzen Sie die beiden Rechtecke mit Union.

Fügen Sie zwei kreuzförmige Achs löcher am vorderen Ende des Auslegers hinzu, um das Kabel umzuleiten. Fügen Sie ein 8mm kreisförmiges Loch am hinteren Ende hinzu, um die Installation zu vereinfachen. Duplizieren Sie die fertige Ausleger seiten platte, sodass der Ausleger zwei passende Seiten hat.

5.8 Zeichne den Haken

Der Haken hat die Form eines großen J und besteht aus zwei gebogenen Haken platten und einer rechteckigen oberen Platte. Die rechteckige Platte enthält zwei Mittel löcher für das Hub seil und vier zusätzliche Löcher, an denen Schrauben und Muttern hinzugefügt werden können, um das Haken gewicht zu erhöhen.

Zeichnen Sie die obere Haken platte als 20mm x 40mm Rechteck. Fügen Sie sechs 3mm runde Löcher mit rechteckigem Array hinzu, wobei Sie 2 horizontale Löcher, 3 vertikale Löcher und 8mm Abstand verwenden. Richten Sie die gruppierten Löcher innerhalb des Rechtecks in der Mitte aus.

Um die J-förmige Haken platte zu zeichnen, erstellen Sie zwei konzentrische Kreise mit Durchmessern von 30mm und 20mm. Verwenden Sie eine Rechteck-und Differenz operation, um eine halbe Ringform zu erstellen. Fügen Sie ein Rechteck von 5x15mm hinzu, um die Hakens pitze zu bilden.

Fügen Sie den Verbindungs abschnitt zwischen dem Haken und der oberen Platte hinzu. Zeichnen Sie ein Rechteck von 20x15mm und ein Rechteck von 10x2,7mm, richten Sie sie aus und fügen Sie die Haken form mit der Verbindungs form unter Verwendung von Union zusammen. Duplizieren Sie die fertige J-förmige Haken platte.

Nachdem alle Kranteile fertig sind, verschieben Sie jedes endgültige Produktions teil in ein sauberes Layout, löschen Sie zusätzliche Konstruktion grafiken, weisen Sie die richtigen Ebenen zu und bereiten Sie die Datei für die Laser bearbeitung vor.

6. Laser-Verarbeitung

6.1 Set Umriß-und Schnitt parameter

Das Kran projekt verwendet zwei Haupt laser prozesse. Objekte mit roter Schicht werden zum Beschichten oder Markieren der Oberfläche verwendet, während Objekte mit schwarzer Schicht durch das Sperrholz aus Linde geschnitten werden.

6.2 Beginnen Sie mit der Herstellung

Schalten Sie die Lasers chneid maschine und den Lasersc halter ein. Wenn die Schaltfläche Herstellung starten fertig ist, laden Sie die Zeichnung auf die Lasers chneid maschine hoch und beginnen Sie mit dem Schneiden von der Maschinen platte.

7. Verdrahtung und Montage

7.1 Schaltung Verdrahtung

Schließen Sie die Schaltung gemäß dem Schaltplan an. Der Kran hebe motor ist mit dem Empfänger verbunden, sodass die Winde das Kabel per Fernbedienung ein-oder ausfahren kann.

7.2 Strukturelle Montage

Beginnen Sie mit den beiden Motor montage platten, der Ausleger stütz platte, dem Motor, den Schrauben und den Muttern. Installieren Sie die beiden Motor montage platten auf beiden Seiten des Motors und führen Sie dann die Ausleger stütz platte von oben nach unten in die vorderen Rillen ein.

Bauen Sie die Quer welle zusammen, führen Sie sie durch die runden Löcher auf den Motor montage platten und fügen Sie zwischen den Platten Querloch hülsen hinzu. Installieren Sie das große Zahnrad an der Quer welle und das kleine Zahnrad an der Motorwelle und sichern Sie dann beide Enden mit kreisförmigen Hülsen.

Als nächstes montieren Sie den Boom. Die vordere Quer welle sollte durch die Ausleger seiten platten verlaufen und zwei Querloch hülsen enthalten, um eine Fehl ausrichtung zu vermeiden. Verwenden Sie eine andere Quer welle, um den Ausleger mit der rotierenden Stütz struktur zu verbinden.

Installieren Sie die Hub struktur auf der oberen Deck platte der Fahrzeug karosserie. Führen Sie die Zehne am Boden der rotierenden Stütz struktur in die Einbaus ch ichten auf dem Oberdeck des Fahrzeugs ein und führen Sie die Motor drähte durch die Deck löcher.

Verbinden Sie die Motor kabel des Krans mit dem X-Motor anschluss auf der Empfänger platine. Anschließend die Fahrzeug oberplatte mit dem Fahrgestell zusammenbauen und mit Schrauben sichern.

Montieren Sie den Haken, indem Sie die beiden J-förmigen Haken platten durch Einst eck-und Zapfen verbindungen mit der rechteckigen oberen Platte verbinden. Fügen Sie Schrauben und Muttern zu den äußeren Löchern hinzu, um das Haken gewicht bei Bedarf zu erhöhen. Verwenden Sie die beiden Mittel löcher für das Hub seil.

Fädeln Sie das Hub seil durch die beiden Mittel löcher des Hakens. Führen Sie ein Ende durch die Lücke zwischen den beiden kreisförmigen Ärmeln an der Vorderseite des Auslegers und klemmen Sie es mit den Ärmeln. Führen Sie das andere Ende durch die zweite vordere Ausleger welle nach oben und verbinden Sie es mit der kreisförmigen Hülse der Winden welle.

8. Testen, Debuggen und Verbessern

9. fertiges Projekt und Reflexion

Nach dem Entwurf, der Laser bearbeitung, der Verkabelung und der Montage vervollständigen die Schüler einen fern gesteuerten Kran. Das Projekt bietet den Schülern praktische Erfahrungen mit Getriebe, Ideen für feste Riemens ch eiben, Winden betrieb, Auslegers truktur, Haken gegengewicht, Kabel führung und laser geschnittener mechanischer Montage.

10. Verlängerung Herausforderung

Während des Tests wird in der Quell stunde darauf hingewiesen, dass der Haken möglicher weise driften wird, wenn er nicht an einem Objekt befestigt ist, selbst nachdem zusätzliches Gewicht hinzugefügt wurde. Als Erweiterungs herausforderung können die Schüler eine bessere Hakens tabilisierungs methode entwerfen, das Gegengewicht anpassen, eine Führung hinzufügen, den Seilweg wechseln oder die Ausleger spitze neu gestalten, um das Schwingen zu reduzieren.

Die Schüler können auch verschiedene Übersetzungs verhältnisse, Ausleger winkel, Haken gewichte und Kabel führungs methoden vergleichen, um fest zustellen, wie sich jede Änderung auf die Hub geschwindigkeit, Stabilität und Kontrolle auswirkt.

11. Ausrüstung hinweis für Lehrer

Dieses Projekt eignet sich für Lasers ch neider im Klassen zimmer, die das Schneiden und Markieren von Blatt materialien für Robotik-und Mechanismus projekte unterstützen. Für Schulen, Makers laces und STEAM-Labors für Anfänger können Projekte wie fern gesteuerte Kräne, Winden modelle, Getriebe übertragungs systeme und laser geschnittene Roboter aufsätze mit einem Lasers ch neider im Klassen zimmer wie demDonner Laser Bolt Serie.

Die Lehrer können den Maschinen-und Material aufbau basierend auf dem Unterrichts raum, der Projekt größe, der Materials tärke, den elektronischen Komponenten, der Freigabe von beweglichen Teilen und den Lernzielen auswählen. Der gleiche LaserMaker-Workflow kann auch für andere CO2-Lasermaschinen angepasst werden, wenn die Schüler zu fortschritt lic heren Hebe mechanismen oder Roboter aufgaben im Wettbewerbs stil übergehen.